高層建筑物基坑圍護墻變形監(jiān)測方案
——以茂業(yè)天地工程監(jiān)測為例

屈吉慶(太原市勘察測繪研究院,山西太原 030002)

高層建筑物基坑圍護墻變形監(jiān)測方案
——以茂業(yè)天地工程監(jiān)測為例

屈吉慶?
(太原市勘察測繪研究院,山西太原 030002)

為規(guī)范高層建筑基坑圍護墻變形監(jiān)測工作,保證監(jiān)測質(zhì)量,為信息化施工和優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù),做到成果可靠、技術(shù)先進,確保建筑基坑安全和周邊建筑的安全,本文以實例闡述了用精密儀器方法監(jiān)測高層建筑物基坑圍護墻的方案,與測繪同仁共勉。

層建筑物;基坑圍護墻;變形監(jiān)測;設(shè)計方案

1 前 言

變形是指變形體在各種荷載作用下,其形狀、大小及位置在時間域和空間域中發(fā)生變化。所謂變形監(jiān)測,就是利用測量儀器與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進行監(jiān)視觀測的工作。其任務(wù)是在確定各種荷載和外力作用下,變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時間特征[3]。自然界的變形危害現(xiàn)象很普遍,如地震、滑坡、地表沉陷、潰壩、橋梁和建筑物垮塌等等。就地學(xué)和工程領(lǐng)域中的變形來說,當(dāng)變形量不超過一定的范圍時,會被認(rèn)為是允許的,但如果超出了允許值,則可能引發(fā)災(zāi)害。隨著城市日新月異的發(fā)展,高層建筑物已成為城市的一個個名片,隨之而來的是建筑物的基坑越來越深,由原來的地下一層,逐漸變成地下3層、甚至地下5層,因此對于開挖圍護墻的監(jiān)測就必不可少,本文就是結(jié)合太原市茂業(yè)天地工程項目對基坑圍護墻變形監(jiān)測及分析方案進行闡述。

圖1 監(jiān)測項目平面圖

2 工程概況

監(jiān)測項目位于體育路以東,永康街以南,親賢北街以北,場地內(nèi)計劃實施2棟樓及周邊群樓。寫字樓地下2層,正負(fù)零以上52層長約47m、寬約43m,酒店地下2層,正負(fù)零以上20層長約52m、寬約35m,主體周邊裙樓地下2層,正負(fù)零以上5層長約222m,寬約116m,基坑設(shè)計深度19m。周邊有太原市勘察測繪研究院C級GPS控制網(wǎng)和二等水準(zhǔn)點,滿足控制要求,如圖1所示。

3 監(jiān)測目的及主要技術(shù)指標(biāo)

筑物損壞,因此對其進行變形監(jiān)測,主要目的有:①通過將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值作比較,判斷上一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合或達到預(yù)期要求,同時實現(xiàn)對下一步的施工工藝和施工進度控制,從而切實實現(xiàn)信息化施工;②通過監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)施工過程中的環(huán)境變形發(fā)展趨勢,及時反饋信息,達到有效控制施工對建筑物及管線影響的目的;③通過監(jiān)測及時調(diào)整支撐系統(tǒng)的受力均衡問題,使得整個基坑開挖過程能始終處于安全、可控的范疇內(nèi);④通過監(jiān)測確保本工程基坑開挖期間周邊的道路、地下管線及建筑物的正常使用;⑤通過監(jiān)測及早發(fā)現(xiàn)基坑止水帷幕的滲漏問題,并提請施工單位進行及時、有效的堵漏準(zhǔn)備工作,防止施工中發(fā)生大面積涌砂現(xiàn)象;⑥將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果反饋設(shè)計單位,使設(shè)計能根據(jù)現(xiàn)場工況發(fā)展,進一步優(yōu)化方案,達到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的;⑦通過

為了防止開挖造成基坑圍護墻變形及造成周邊建跟蹤監(jiān)測,在換撐和支撐拆除階段,施工科學(xué)有序,保障基坑始終處于安全運行的狀態(tài)。

該項目變形監(jiān)測級別為一級,精度指標(biāo)如表1所示[4]。

建筑變形測量精度指標(biāo) 表1

4 設(shè)計方案

4.1 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)本工程的要求、周圍環(huán)境、基坑本身的特點及相關(guān)工程的經(jīng)驗,按照安全、經(jīng)濟、合理的原則,測點布置主要選擇在3倍基坑開挖深度范圍內(nèi)布點,擬設(shè)置的監(jiān)測項目如下:

(1)周邊地下綜合管線垂直位移、水平位移監(jiān)測(需甲方提供周邊地下管線資料,本方案暫未考慮);

(2)地表沉降監(jiān)測;

(3)圍護頂部垂直位移、水平位移監(jiān)測;

(4)其他內(nèi)力監(jiān)測略去

4.2 監(jiān)測技術(shù)要求與方法

為保證所有監(jiān)測工作的統(tǒng)一,提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度,使監(jiān)測工作有效的指導(dǎo)整個工程施工,監(jiān)測工作采用整體布設(shè),分級布網(wǎng)的原則。即首先布設(shè)統(tǒng)一的監(jiān)測控制網(wǎng),再在此基礎(chǔ)上布設(shè)監(jiān)測點(孔)。

(1)平面控制網(wǎng)要求

平面控制網(wǎng)采用邊角網(wǎng),以測邊為主,加測部分角度,建立一級平面控制網(wǎng),控制網(wǎng)平均邊長在300 m左右,主要技術(shù)要求見表2[2]。

邊長測量采用電磁波測距,技術(shù)要求如表3所示[2]。

平面控制網(wǎng)技術(shù)要求 表2

邊長測量技術(shù)要求 表3

平面控制網(wǎng)的平差計算采用原武漢測繪科技大學(xué)的科傻平差軟件進行解算。

為準(zhǔn)確監(jiān)測基坑圍護墻變形值,需對基準(zhǔn)網(wǎng)進行監(jiān)測,監(jiān)測方法與第一次觀測相同。監(jiān)測頻率視情況而定,在變形觀測期間,初步計劃進行3次監(jiān)測。

(2)監(jiān)測點水平位移測量

水平位移測量采用極坐標(biāo)法進行觀測。觀測采用方向觀測法,每組不多于4個方向,進行兩測回觀測,兩次照準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)差不能大于2″,半測回歸零差不能大于3″,一測回內(nèi)2C互差不能大于5″,同一方向值各測回互差不能大于3″。每次觀測前需對基準(zhǔn)點進行檢測。儀器采用徠卡TS30全站儀來測量。內(nèi)業(yè)軟件采

用徠卡變形監(jiān)測分析系統(tǒng)平差計算。

(3)垂直位移監(jiān)測要求

在基坑影響范圍外布設(shè)4個工作基點,按照建筑變形測量規(guī)范二級水準(zhǔn)測量要求,與我院二等水準(zhǔn)網(wǎng)

(太原大沽高程基準(zhǔn),2007年施測)進行聯(lián)測,作為沉降觀測的工作基點。垂直位移監(jiān)測控制網(wǎng)的具體技術(shù)要求應(yīng)符合如表4、5所示[2]:

水準(zhǔn)觀測的限差一 表4

水準(zhǔn)觀測的限差二 表5

垂直控制網(wǎng)的平差計算利用原武漢測繪科技大學(xué)的科傻平差軟件進行解算。

(4)監(jiān)測點垂直位移測量

按建筑變形測量規(guī)范二級水準(zhǔn)測量規(guī)范要求,歷次沉降變形監(jiān)測是通過工作基點間聯(lián)測一條閉合或者附合水準(zhǔn)線路,由線路的工作點來測量各監(jiān)測點的高程,各監(jiān)測點高程初始值在監(jiān)測工程前期兩次測定(兩次取平均),某監(jiān)測點本次高程減前次高程的差值為本次沉降量,本次高程減初始高程的差值為累計沉降量。

(5)建筑物傾斜觀測

同一建筑的監(jiān)測點的差異沉降除以測點的平面距離換算出各建筑物因基坑施工影響地基不均勻沉降產(chǎn)生的相對傾斜。

式中:△Cm、△Cn分別為建筑物垂直位移測點m、n點的累計垂直位移,Lmn為m、n點間的距離。

4.3 監(jiān)測點布設(shè)

各監(jiān)測項目的測點布設(shè)位置及密度應(yīng)與樁基施工、圍護施工的區(qū)域、圍護結(jié)構(gòu)類型、基坑開挖順序、被保護對象的位置及特性相匹配,同時參照圍護結(jié)構(gòu)位置、附屬結(jié)構(gòu)位置及開挖分段長度等參數(shù),進行測點布置,同時也注意了斷面的布設(shè),主要為了解變形的范圍、幅度、方向,從而對基坑變形信息有一個清楚全面的認(rèn)識,為圍護結(jié)構(gòu)體系和基坑環(huán)境安全提供全面、準(zhǔn)確、及時的監(jiān)測信息。如圖2所示:

圖2 監(jiān)測項目測點布設(shè)圖

設(shè)計各監(jiān)測項目布點情況如下:

(1)平面控制工作基點布設(shè)

基坑水平位移監(jiān)測要求精度高,為保證觀測精度,監(jiān)測基準(zhǔn)點應(yīng)建造具有強制對中裝置的觀測墩。結(jié)合場地條件,本項目應(yīng)埋設(shè)6個具有強制對中裝置的觀測墩。觀測墩頂部應(yīng)高于地面障礙物(房屋頂面,女兒墻體等)。

(2)垂直位移工作基點布設(shè)

根據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8-2007中4.2的要求及本項工程的級別,本項工程必須選擇3個或3個以上基礎(chǔ)控制點。高程其準(zhǔn)點應(yīng)避開交通主干道路主路,選設(shè)在變形影響范圍以外且穩(wěn)定、易于長期保存的地方。在建筑區(qū)內(nèi),其點位與鄰近建筑物的距離應(yīng)大于建筑基礎(chǔ)最大寬度的2倍。也可以布設(shè)在基礎(chǔ)深且穩(wěn)定的基礎(chǔ)上。

我院根據(jù)太原市二等水準(zhǔn)的布網(wǎng)情況,結(jié)合本項工程沉降觀測的具體要求,決定利用太原市二等水準(zhǔn)點“四十八中”,“財大北?！?“太航宿舍”作為本項工程的基準(zhǔn)點,現(xiàn)場須埋設(shè)3個水準(zhǔn)點,作為本項工程的工作基點。

圖3 工作基點結(jié)構(gòu)圖

(3)圍護頂部變形監(jiān)測

圍護墻頂部的水平和垂直位移監(jiān)測點應(yīng)沿基坑周邊布設(shè),周邊中部、陽角處必須布設(shè)監(jiān)測點,監(jiān)測點水平間距為20 m,A區(qū)34個(A-1～A-34),B區(qū)87個(B-1～B-87),C區(qū)22個(C-1～C-22),共計143個。

(4)地表沉降監(jiān)測點沿周邊道路布設(shè),點位間距25 m～30 m,共計25個(DB1～DB25)。

(5)周邊建筑物垂直位移監(jiān)測點布設(shè)于周邊建筑(3倍基坑深度范圍內(nèi))的轉(zhuǎn)角,承重部位,共計143個(F1～F143)。

(6)在基坑西南側(cè),東干渠裸露位置布設(shè)6個垂直位移監(jiān)測點,間距為20 m。共計6個(GQ1～GQ6)。

4.4 監(jiān)測報警指標(biāo)

監(jiān)測報警指標(biāo)一般以總變化量和變化速率兩個量控制,累計變化量的報警指標(biāo)一般不宜超過設(shè)計限值。本工程報警指標(biāo)初步擬定如表8所示。

監(jiān)測報警指標(biāo) 表8

4.5 監(jiān)測頻率

根據(jù)工況合理安排監(jiān)測時間間隔,做到既經(jīng)濟又安全。根據(jù)設(shè)計單位要求,參考以往同類工程的經(jīng)驗,本項目基坑監(jiān)測自基坑圍護結(jié)構(gòu)施工開始,直至± 0.00標(biāo)高為止,擬定監(jiān)測頻率如表9所示(最終監(jiān)測頻率須與有關(guān)部門協(xié)商后確定)。

監(jiān)測內(nèi)容及頻率表 表9

說明:①監(jiān)測頻率可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化大小進行適當(dāng)調(diào)整;②監(jiān)測數(shù)據(jù)有突變時,監(jiān)測頻率加密到每天2次～3次;③各監(jiān)測項目的開展、監(jiān)測范圍的擴展,隨基坑施工進度不斷推進;④地下結(jié)構(gòu)施工至0.00時,監(jiān)測工作結(jié)束。

4.6 數(shù)據(jù)處理

變形觀測數(shù)據(jù)的平差計算應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)利用穩(wěn)定的基準(zhǔn)點作為起算點;

(2)使用嚴(yán)密的平差方法和可靠的軟件系統(tǒng);

(3)確保平差計算所用的觀測數(shù)據(jù)、起算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤;

(4)剔除含有粗差的觀測數(shù)據(jù)。

4.7 檢查驗收

對變形測量項目實行兩級檢查,及作業(yè)部門檢查和綜合業(yè)務(wù)處檢查。對變形觀測的記錄與計算、分析結(jié)果,進行兩極檢查。填寫相應(yīng)檢查記錄。質(zhì)量檢查依據(jù)本技術(shù)設(shè)計書和相應(yīng)測量規(guī)范。質(zhì)量檢查包括下列內(nèi)容:

(1)使用儀器設(shè)備及鑒定情況。

(2)基準(zhǔn)點和變形觀測點的布設(shè)及標(biāo)石、標(biāo)志情況。

(3)實際觀測情況,包括觀測周期、觀測方法和操作程序的正確性。

(4)基準(zhǔn)點穩(wěn)定性檢測與分析情況。

(5)觀測限差和精度統(tǒng)計情況。

(6)記錄的完整性及記錄項目的齊全性。

(7)觀測數(shù)據(jù)的各項改正情況。

(8)計算過程的正確性、資料整理的完整性、精度統(tǒng)計和質(zhì)量評定的合理性。

(9)變形測量成果的合理性。

(10)提交成果的正確性、可靠性、統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)的符合情況。

當(dāng)質(zhì)量檢查驗收中現(xiàn)不符合項時立即提出處理意見,返回作業(yè)部門進行糾正。糾正后的成果應(yīng)重新進行檢查驗收。

6 結(jié) 語

通過茂業(yè)天地工程基坑圍護墻變形監(jiān)測的設(shè)計步驟,使我們清楚以后遇到同類項目時,可按以上步驟完成,也為同行為碰到類似項目起到拋磚引玉之目的。

[1] GB50497-2009.建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB50026-2007.工程測量規(guī)范[S].

[3] 楊佳潔.高層建筑變形監(jiān)測精度分析研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古師范大學(xué).

[4] JGJ 8-2007.建筑變形測量規(guī)范[S].

The Deformation M onitoring Scheme for the Diaphragm W all of High-rise Building’s Foundation Pit——themonitoring of the“M aoyetiandi”as an exam ple

Qu Jiqing
(Taiyuan Geotechnical Inveestigation and Surveying Institute,Taiyuan 030002,China)

In order to standardizing the deformation monitoring for the diaphragm wall of high-rise building’s foundation pitwith quality assurance,providing basis for informational construction and optimization design,and ensuring the safety of the foundation pit and surrounding buildings by advanced technology and reliable results,this paper expounds via real examples the scheme of deformation monitoring for the diaphragm wall of high-rise building’s foundation pit using precise instrument,sharing with colleagues.

high-rise building;retaining wall;deformation monitoring;design scheme

1672-8262(2014)01-155-04

TU196,P258

B

2013—11—14

屈吉慶(1968—),男,工程師,主要從事測繪管理工作。